Positionspapier ALU FENSTER

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1 Positionspapier ALU FENSTER Betrachtungen am Beispiel des kommunalen Wohnbaus Eine Entscheidungshilfe für Bauherren, Architekten und Investoren Aluminium Fenster Institut in Kooperation mit Arbeitsgemeinschaft der Hersteller von Metall Fenster/Türen/Tore/Fassaden Wien, 2010 (Aktualisierung 15. September 2010)

2 Betrachtungen am Beispiel des kommunalen Wohnbaus Eine Entscheidungshilfe für Bauherren, Architekten und Investoren Das Positionspapier wurde durch folgendes Team erarbeitet: Ing. Michael CHVAL MA 39 DI Martin FEHRINGER MA 39 o.univ.prof. DI Dr. Hans Georg JODL DI Dr. Christian MAIER TU Wien TU Wien DI Georg POMMER MA 39 DI Dr. Christian SCHRANZ, MSc. TU Wien IBPM Institut für Interdisziplinäres Bauprozessmanagement an der TU Wien Karlsplatz 13/234 A 1040 Wien MA 39, Prüf, Überwachungs und Zertifizierungsstelle der Stadt Wien Rinnböckstraße 15 A 1110 Wien Zitiervorschlag: Jodl, H.G., Pommer, G., et al. (Wien, 2010): Positionspapier ALU FENSTER Herausgeber: Aluminium Fenster Institut ZVR Johnstraße 4 A 1150 Wien E Mail: office@alufenster.at in Kooperation mit: Arbeitsgemeinschaft der Hersteller von Metall Fenster/Türen/Tore/Fassaden Wiedner Hauptstraße 63 A 1045 Wien E Mail: amft@fmmi.at Copyright: Die Vervielfältigung jeder Art und die Weitergabe an Dritte auch auszugsweise bedarf der vorherigen schriftlichen Genehmigung des Aluminium Fenster Instituts. Aufgrund der besseren Lesbarkeit wurde auf die geschlechtsspezifische Bezeichnung verzichtet.

3 Kurzfassung Ziel des vorliegenden Positionspapier ALU FENSTER ist es, aktuelle technische, wirtschaftliche und ökologische Aspekte nachvollziehbar darzustellen, um eine praktische Hilfe für Investitionsentscheidungen für Fensterkonstruktionen zu geben. Demzufolge werden drei Fensterkonstruktionstypen untersucht: ein einflügeliges Fenster, ein zweiflügeliges Fenster und eine Balkontüre. Neben dem reinen Rahmenwerkstoff Aluminium werden auch Holz, Holz/Alu und Kunststoff vergleichend herangezogen. Berechnungsbasis dazu sind Lebenszyklusmodelle nach der Barwertmethode und Endwertmethode, welche durchgeführt und abschließend die Ergebnisse dargestellt werden. Auch die Situation, dass eine Wartung unterlassen wird bzw. nicht durchgeführt werden kann wird genau beleuchtet. Die Lebenszykluskosten werden anhand einer beispielhaften Musterwohnung dargestellt. Dauerfunktionsprüfungen, weit über die sonst am Markt üblichen Belastungsgrenzen hinaus, bestätigen die Vorzüge für ALU FENSTER, welche sich im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen der Konstruktionen zeigen. Umfangreiche Basisinformationen, Literaturrecherchen und entsprechende Nachweise der ökologischen Bewertung ergänzen das Positionspapier, wiewohl die im Folgenden angeführten Fakten bereits einen sehr guten Einblick in die wesentlichen Erkenntnisse dieses Dokumentes geben: Auftraggeber o AFI Aluminium Fenster Institut in Kooperation mit o AMFT Arbeitsgemeinschaft der Hersteller von Metall Fenster/Türen/Tore/Fassaden der Branchenorganisation der österreichischen Metallbauer in der WKÖ Wirtschaftskammer Österreich Auftragnehmer o MA 39 Prüf, Überwachungs und Zertifizierungsstelle der Stadt Wien o IBPM Institut für Interdisziplinäres Bauprozessmanagement an der Technischen Universität Wien Wichtige Fakten des Positionspapier ALU FENSTER Wirtschaftlichkeits und Lebenszykluskostenberechnungen ergeben für ALU FENSTER o o o wirtschaftlichste Konstruktion bei einflügeligen Fenstern wirtschaftlichste Konstruktion bei zweiflügeligen Fenstern wirtschaftlichste Konstruktion bei Balkontüren

4 Dauerhafte Funktionalität mit in Österreich in dieser Form erstmalig durchgeführten Dauerbelastungstests bis Öffnungs und Schließzyklen nachgewiesen: o Öffnungs und Schließzyklen ohne Wartungsdurchführung gemäß ÖNORM EN 1191:2000 (ohne Schmier und Nachstellarbeiten) Positives Testergebnis für alle getesteten Fensterkonstruktionstypen; volle Funktionsfähigkeit mit Prüfbericht bestätigt. Zusätzlich eine Fensterkonstruktion bis Zyklen ohne Wartungsdurchführung geprüft und Funktionsfähigkeit erfolgreich nachgewiesen (entspricht einer durchschnittlichen Nutzungsdauer von über 60 Jahren) Anschaffungs und Lebenszykluskosten für eine Musterwohnung des großvolumigen kommunalen Wiener Wohnbaus mit fünf einflügeligen Fenstern und einer Balkontür aus Aluminium weisen gegenüber Holz und Holz/Alu Fenstern (Kunststoff Fenster werden aus ökologischen Gründen von der Gemeinde Wien nicht eingesetzt) über die gesamte Lebensdauer vergleichsweise die niedrigsten Werte auf (vgl. Abb. 1). 136% 119% 100% Abb. 1: Lebenszykluskosten Musterwohnung (0 25 Jahre): Vergleich der Rahmenwerkstoffe Aluminium, Holz/Alu und Holz 1 60 Jahre Nutzungsdauer für ALU FENSTER anhand von Dauerbelastungstests und Berechnungen für eine Musterwohnung nachgewiesen Thermische und akustische Leistungsfähigkeit über den gesamten Nutzungszeitraum gegeben Universelle Anwendbarkeit aufgrund von Baukastensystemen für Fenster, Fassaden, Türen, Tore, Wintergärten, Portale und Sonderkonstruktionen Gute Austausch und Nachrüstbarkeit der Gläser Große Glasgewichte können von Aluminiumrahmen verwindungsfrei getragen werden Ökologische Bewertung im guten Mittelfeld der Fensterwerkstoffe % Recycling von Baualuminium in Österreich 1 Die zugehörigen Werte finden sich in Tab. 44 in Kap. 8.4 Anhang D. Die rechts angefügten Prozentwerte beziehen sich auf die Kosten der Musterwohnung mit dem Rahmenwerkstoff Aluminium diese wird mit 100% nach 25 Jahren angesetzt. Somit ist eine Musterwohnung mit dem Rahmenwerkstoff Holz nach 25 Jahren um 36% teurer. (Anm.: Nach 60 Jahren lauten die entsprechenden Prozentwerte: Aluminium 100%, Holz/Alu 135%, Holz 164%)

5 Abkürzungsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis... 1 Abkürzungsverzeichnis... 4 Vorwort des Herausgebers Einleitung Zweck und Ziel des Positionspapiers Struktur des Positionspapiers Begriffsbestimmungen Allgemeine Begriffe Zeitbegriffe Kostenbegriffe Abgrenzung im Kontext der Gebäudehülle und Öffnungsverschluss Spannungsfeld Instandhaltung, Nutzung und Witterungseinflüsse Literaturstudie Wissensbasis Fenster (allgemein) Terminologie und Skizzen zum Fenster allgemein Fenster als Teil der Gebäudehülle Arten von Fenster, Konstruktionsmerkmale, Einbaukriterien Verwendete Materialien (wesentliche Eigenschaften) Aluminium Stahl Holz Kunststoff Holz/Aluminium Holz/Kunststoff Kunststoff/Aluminium Mechanische Kennwerte von Fenstern Luftdurchlässigkeit gemäß ÖNORM EN 12207: Schlagregendichtheit gemäß ÖNORM EN 12208: Widerstand gegen Windlast ÖNORM EN 12210: Mechanische Festigkeit ÖNORM EN 14608: Dauerfunktionsfähigkeit ÖNORM EN 1191: Bauphysikalische Kennwerte von Fenstern Seite 1

6 Abkürzungsverzeichnis Wärme Schall Strahlungseigenschaften Brandverhalten Lebens(Nutzungs )dauer von Fenstern Besondere Betrachtung zum Aluminiumfenster Einbau und Wartungsmerkmale Ökologische Betrachtung Entwicklungsmöglichkeiten als Niedrigstenergie(Passivhaus ) komponenten Marktanalyse Status und Erfahrungen aus der Verwendung im kommunalen Wohn und Objektbau Laborprüfungen Prüffenster Prüffenster Prüffenster Ergebnisse und Schlussfolgerungen Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Lebenszyklus von Aluminiumfenster und Fensterkomponenten Lebenszyklusmodell nach der Barwertmethode Barwert der Errichtungskosten Barwert der Unterhaltungskosten Lebenszyklusmodell nach der Endwertmethode Einmalige Kosten Jährliche, gleichmäßige Kosten Lebenszykluskostenberechnung Aluminiumfenster Stock und Flügelrahmen Auswechselbare Teile Beispiele aus dem kommunalen Wohnbau Aluminium Fenster einflügelig Aluminium Balkontür einflügelig Aluminium Fenster zweiflügelig Vergleich Kosten Aluminium Fenster einflügelig Andere Holz Fenster einflügelig Holz/Alu Fenster einflügelig Kunststoff Fenster einflügelig Seite 2

7 Abkürzungsverzeichnis Zusammenfassung Vergleich Aluminium Fenster Andere Vergleich Kosten Aluminium Balkontür Andere Holz Balkontür Holz/Alu Balkontür Kunststoff Balkontür Zusammenfassung Vergleich Aluminium Balkontür Andere Vergleich Kosten Aluminium Fenster zweiflügelig Andere Holz Fenster zweiflügelig Holz/Alu Fenster zweiflügelig Kunststoff Fenster zweiflügelig Zusammenfassung Vergleich Aluminium Fenster zweiflügelig Andere Zusammenfassung Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Variante: Unterlassung der Wartung Aluminium Fenster einflügelig ohne Wartung Holz Fenster einflügelig Holz/Alu Fenster einflügelig Kunststoff Fenster einflügelig Zusammenfassung Vergleich Aluminium Fenster Andere Aluminium Balkontür einflügelig Holz Balkontür Holz/Alu Balkontür Kunststoff Balkontür Zusammenfassung Vergleich Aluminium Balkontür Andere Aluminium Fenster zweiflügelig Holz Fenster zweiflügelig Holz/Alu Fenster zweiflügelig Kunststoff Fenster zweiflügelig Zusammenfassung Vergleich Aluminium Fenster zweiflügelig Andere Zusammenfassung Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ohne Wartung Musterwohnung: Vergleich der Rahmenwerkstoffe Musterwohnung: Rahmenmaterial aus Aluminium Musterwohnung: Rahmenmaterial aus Holz Musterwohnung: Rahmenmaterial aus Holz/Alu Musterwohnung: Rahmenmaterial aus Kunststoff Musterwohnung: Rahmenmaterial: Zusammenfassung Seite 3

8 Abkürzungsverzeichnis 5 Resümee Warum Aluminiumfenster? Technische Vorteile für den kommunalen Wohnbau Wirtschaftliche Betrachtung des Einsatzes hochwertiger Aluminiumfensterkonstruktionen Ökologische Vorteile für den kommunalen Wohnbau Gesamtbetrachtung Abbildungsverzeichnis Literaturverzeichnis Anhang Anhang A Anhang B Anhang C Anhang D Abkürzungsverzeichnis bzw. beziehungsweise ca. zirka dgl. dergleichen d. h. das heißt etc et cetera idf in der Fassung inkl inklusive i. M. im Mittel Kap Kapitel ÖNORM Österreichische Norm Pa Pascal s. siehe S. Seite tlw. teilweise u. a. unter anderem u. ä. und ähnliche v. a. vor allem vgl. vergleiche vs. versus z. B. zum Beispiel zw. zwischen Seite 4

9 Vorwort Vorwort des Herausgebers Die optimale Investitionsentscheidung für ein Bauelement zu treffen erfordert die Berücksichtigung und Abwägung funktionaler, wirtschaftlicher und ökologischer Aspekte. Komplexe Sachverhalte in all diesen Bereichen erschweren die Entscheidungsfindung und manche langfristige Auswirkung wie etwa Lebenszykluskosten sind schwer abschätzbar. Die Fragestellung, welcher Fensterwerkstoff bzw. welches Fenster die Anforderungen für den gegebenen Einsatzzweck am besten erfüllt, ist demnach eine besondere Herausforderung. Diesem Thema haben sich in den vergangenen Jahrzehnten insbesondere im deutschsprachigen Raum eine Reihe von Studien gewidmet. Klare Empfehlungen waren bisher kaum zu erkennen. Daher hat sich das AFI Aluminium Fenster Institut in Kooperation mit der AMFT Arbeitsgemeinschaft der Hersteller von Metall Fenster/Türen/Tore/Fassaden in der WKÖ Wirtschaftskammer Österreich die Aufgabe gestellt, zu dieser essenziellen Fragestellung aktuelle technische, wirtschaftliche und ökologische Aspekte zusammenzufassen um eine praktische Entscheidungshilfe zu geben. Position beziehen. Für ALU FENSTER, ein technisches Produkt, dessen wirtschaftliche Eigenschaften überzeugen und dessen positive ökologische Aspekte seit Jahren erkannt werden. Für einen Rahmenwerkstoff, der die fordernden Ansprüche der Architekten, Bauherren und Investoren optimal erfüllt. Für ein Produkt, dessen beeindruckendes Zusammenspiel aus Funktionalität und Nutzerfreundlichkeit richtungweisend im Objektbau ist, wo besonders hohe Anforderungen bestehen. Und das neben diesen "Inneren Werten" auch von außen beispielgebende Ästhetik und herausragendes Design bietet. Die dauerhafte Farbgebung durch Eloxieren und Pulverbeschichten ist dabei ein entscheidender Faktor. Ein Positionspapier für ALU FENSTER, mit Praxisbezug, um Bauherren entsprechende Hilfe zu bieten. Mit dem Ziel, die Informationsbasis für die Investitionsentscheidung maßgeblich zu verbessern und vor allem die im Vergleich zu den anderen Fensterwerkstoffen längste Lebensdauer im Entscheidungsprozess entsprechend zu berücksichtigen. Es geht also um dauerhafte Funktionalität und Nutzerfreundlichkeit. Oder einfach um die Beantwortung der Frage: Welches Fenster hält und funktioniert am längsten? Da es in der Praxis oftmals vorkommt, dass vorgeschriebene Wartungsintervalle nicht eingehalten werden, war auch die bisher in Österreich nicht untersuchte Fragestellung: Was geschieht, wenn keine Wartung erfolgt? besonders interessant. Wie viele Jahre bleiben Fenster ohne Wartung funktionstüchtig? Mit der MA 39, der Prüf, Überwachungs und Zertifizierungsstelle der Stadt Wien und dem IBPM Institut für Interdisziplinäres Bauprozessmanagement an der Technischen Universität Wien wurden Auftragnehmer gefunden, die aufgrund ihrer eigenen Tätigkeitsbereiche großes Interesse an der Werthaltigkeit von Bauprodukten haben. Die Gemeinde Wien trifft als größter kommunaler Bauherr Europas laufend Entscheidungen für Jahrzehnte: über die zukünftige Lebens und Wohnsituation der Nutzer, die notwendige Instandhaltung und Wartung und natürlich über die finanzielle Gebarung der Stadt Wien. Und das Institut für Interdisziplinäres Bauprozessmanagement ist spezialisiert darauf, Erkenntnisse über die Wirtschaftlichkeit von Bauprozessen zu verifizieren. Aufgrund der für die Auftragnehmer besonders interessanten Fragestellung dieses Positionspapiers haben sowohl der Vorstand des IBPM, o. Univ. Prof. Dipl. Ing. Dr. techn. Hans Georg Jodl als auch der Leiter der MA 39 Senatsrat Dipl. Ing. Georg Pommer persönlich intensiv mitgearbeitet. Seite 5

10 Vorwort Die MA 39 hat im Zuge der Arbeiten an diesem Positionspapier unterschiedliche Aluminiumkonstruktionen, die die Gemeinschaftsmarke ALU FENSTER führen, in den Dauerfunktionsprüfungen weit über die sonst am Markt üblichen Belastungsgrenzen hinaus getestet. Neben diesen wochenlang durchgeführten Dauerbelastungstests wurden umfangreiche Literaturrecherchen und Markterhebungen durchgeführt. Die langfristigen budgetären Auswirkungen der Investitionsentscheidung für eine Fensterkonstruktion über den gesamten Produktlebenszyklus wurden diesen Erhebungen folgend vom IBPM berechnet. Obwohl dieses Positionspapier keine vergleichende Studie darstellt, war es für eine transparente Darstellung sinnvoll, andere Fensterwerkstoffe mit einzubeziehen. Das Ergebnis spricht eindeutig für ALU FENSTER, nicht nur in technischer, sondern nun auch nachweislich in ökonomischer Hinsicht. Die Wirtschaftlichkeitsberechnungen ergeben durchwegs die besten Werte für ALU FENSTER. Ein Positionspapier, in einer von Nachhaltigkeit geprägten Zeit, erfordert natürlich auch die ökologische Betrachtung. Hier konnten umfassende Unterlagen und aktuelle Berechnungen dokumentiert und nachvollziehbar mit einbezogen werden. Der OI3 Index des IBO Österreichisches Institut für Baubiologie und ökologie (welcher Grundlage für die Wohnbauförderung von fünf österreichischen Bundesländern ist) wurde in die Arbeit integriert. Die ökologische Position liegt demnach im guten Mittelfeld der Fensterwerkstoffe. Aluminium Profilsysteme, die die Gemeinschaftsmarke ALU FENSTER 2 führen, werden somit neben ihrem technologischen Vorsprung auch den ökologischen und wirtschaftlichen Beweis antreten, dass es sich um nachhaltige Produkte hinsichtlich aller heute geforderten Kriterien handelt. Wir gehen davon aus, dass das vorliegende Positionspapier die Informationsbasis für die Investitionsentscheidung Fenster maßgeblich verbessert und die Marktentwicklung in Österreich dieser Verbesserung Rechnung tragen wird. Mag. Harald Greger Aluminium Fenster Institut 2 Für die Herstellung von Aluminium Profilsystem Konstruktionen, die die Gemeinschaftsmarke ALU FENSTER führen, werden ausschließlich stranggepresste Profile mit höchster Präzision verwendet. Diese Profile sind das Ergebnis langjähriger Entwicklungsarbeit, bei der Einflussfaktoren wie Funktion, Bauphysik, Statik, Optik, Gewicht und Verarbeitung eine wesentliche Rolle spielen. An die Produktion werden höchste Ansprüche gestellt. Modernste Profil und Metallbautechnik sichern Qualität, die durch Prüfzeugnisse dokumentiert ist. Das Aluminium Fenster Institut ist Lizenzgeber für das Führen der Gemeinschaftsmarke ALU FENSTER. Die Einhaltung der RICHTLINIEN METALLBAUTECHNIK ist integrierender Bestandteil der Lizenzvereinbarung. Seite 6

11 Einleitung 1 Einleitung 1.1 Zweck und Ziel des Positionspapiers Für kommunale Wohnbauten im Wiener Wohnraum werden bislang Holz/Alu Fenster bevorzugt, die Begründung liegt vor allem in Überlegungen zur Ökologie und Wartungsfreundlichkeit. Diese fußen dabei primär auf den Erfahrungen mit klassischen Holz Fenstern und allgemein umweltrelevanten Erfordernissen. In letzter Zeit haben sich die Gewichtungen jedoch verändert. Der ökologischen Bewertung von Aluminium als auch von Holzwerkstoffen liegen neue Daten zugrunde, insbesondere die Wartungsfreiheit von Fensterkonstruktionen rückt immer mehr in den Mittelpunkt. Für eine kommende Evaluierung der thermischen Wohnhaussanierung tritt daher die Frage nach der optimalen Fensterkonstruktion aus wirtschaftlicher Sicht immer mehr in den Vordergrund. Zur Auswahl stehen heute Systeme der Werkstoffe Holz, Holz/Alu und Aluminium diese sollen unter Berücksichtigung einer ökologischen Gesamtbewertung vergleichbar werden. Basis für eine Untersuchung ist die europäische Klassifikation für Fenstersysteme. An Fensterkonstruktionen im kommunalen Wohnbau werden bewusst hohe Anforderungen gestellt. Einerseits auf Grund der nicht sehr pfleglichen Behandlung durch die Benutzer (Nutzerverhalten) aber auch wegen langer Wartungsintervalle. Darüber hinaus stellen Fenster die klassische Schwachstelle der Gebäudehülle dar. Ziel ist es daher eine möglichst kostengünstige Fensterkonstruktion zu finden, die bezogen auf eine Nutzungsdauer von mindestens 25 Jahren und einer Zielnutzungsdauer von 40 Jahren in folgenden Punkten entsprechen soll: Anschaffungspreis und Einbau maximale Wartungsfreiheit über den gesamten Nutzungszeitraum thermische und akustische Leistungsfähigkeit über den gesamten Nutzungszeitraum Hier kommen Fensterkonstruktionen aus dem Rahmenwerkstoff Aluminium ins Spiel. Sie sind qualitativ sehr hochwertig einzustufen, denn die hohe Rahmensteifigkeit in Kombination mit einer besonders hohen Resistenz gegen äußere Witterungseinflüsse machen Fensterkonstruktionen aus Aluminium nahezu wartungsfrei und, garantieren unabhängig vom Nutzerverhalten eine lange Lebensdauer. Im nachfolgenden Kapitel werden für ein besseres Verständnis die relevanten Begriffe definiert. 1.2 Struktur des Positionspapiers Die Struktur des Positionspapiers ist so gewählt, dass zu Beginn eine allgemeine Wissensbasis über Fenster als Teil der Gebäudehülle angeführt ist. Neben den Arten von Fenstern und den zum Einsatz kommenden Rahmenwerkstoffen werden auch mechanische und bauphysikalische Kennwerte der jeweiligen Fensterkonstruktionen näher erläutert. Die mechanischen Kennwerte der ALU FENSTER wurden anhand von Laborversuchen im Prüflabor der MA 39 ermittelt. Die für die Laborprüfung verwendeten ALU FENSTER Konstruktionen wurden betreffend der Abmessungen so ausgewählt, dass ein Vergleich mit Prüfungsergebnissen anderer Seite 7

12 Einleitung Rahmenwerkstoffe möglich ist. Das gewählte Prüfverfahren zur Ermittlung der technischen Leistungsfähigkeit der ALU FENSTER (Dreh Kipp Funktion) entspricht dem Standard der europäischen Prüfnormen zur Bestimmung der Klassifikation. Durch die Laborprüfung soll gezeigt werden, dass ALU FENSTER auch nach Ablauf der Nutzungsperiode (z. B.: 20 Jahre) die Klassifikationen gem. ÖNORMen noch erfüllen und sich im zeitlich erweiterten Nutzungszeitraum durch einen deutlich geringeren Wartungsaufwand gegenüber den anderen Rahmenwerkstoffen auszeichnen. Die in Österreich gültige ÖNORM B 5300 legt als üblichen Nutzungszeitraum für Fenster eine Zykluszahl von Öffnungen fest. Um einen Nutzungszeitraum von 40 Jahren zu simulieren, werden im Rahmen dieses Positionspapiers rund Öffnungszyklen zugrunde gelegt. Im wirtschaftlichen Teil wird die Betrachtung für eine Nutzungsperiode von bis zu 60 Jahren der zuvor gewählten Fensterkonstruktionen der Rahmenwerkstoffe Aluminium, Holz, Holz/Alu und Kunststoff durchgeführt. Neben den Anschaffungskosten wird besonderes Augenmerk auf die Wartungskosten und Wartungsintervalle gelegt. Basis der Darstellung der jeweiligen Lebenszykluskosten sind die Durchschnittspreise einer Recherche der TU Wien für 500 Stück Fenster für ein fiktives Projekt im Wiener kommunalen Wohnbau. Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen fußen demnach auf marktüblichen Rahmenbedingungen. Die diesbezüglichen Ausschreibungsunterlagen der TU Wien finden sich in Kap. 8.2 Anhang B. Die je nach Fensterkonstruktion für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen angesetzten Lebensdauern der einzelnen Bauteile resultieren zum einen aus publizierten Lebensdauern (vgl. Kap. 2.7) und zum anderen aus den Laborprüfungen (siehe Kap. 8.3 Anhang C) Abschließend werden die Ergebnisse der Laborversuche und der Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen der einzelnen Rahmenwerkstoffe gegenübergestellt und interpretiert. 1.3 Begriffsbestimmungen Allgemeine Begriffe Abzinsung Mit Abzinsung oder Diskontierung wird in der Zinseszinsrechnung die Ermittlung des Anfangskapitals (Bar, Gegenwartswert, Ausgangskapital) aus einem gegebenen Endkapital (End, Zeitwert), mit einem festgelegten Zinssatz und einer festgelegten Laufzeit von Jahren durch Multiplikation mit dem zugehörigen Abzinsungsfaktor bezeichnet. (1) Abzinsungsfaktor 1/q m Der Abzinsungs oder Diskontierungsfaktor ist der Zinsfaktor, mit dem der Endwert (Zeitwert, Endkapital) durch Multiplikation des gegebenen Anfangswertes (Bar, Gegenwartswert, Anfangs, Ausgangskapital) bei festgelegtem Zinssatz berechnet wird (siehe auch Abzinsung). und festgelegter Verzinsungslaufzeit Seite 8

13 Einleitung (2) Aufzinsung Ermittlung des Endkapitals (End, Zeitwert) aus einem gegebenem Anfangskapital (Bar, Anfangs, Gegenwartswert, Ausgangskapital), einem festgelegten Zinssatz und einer festgelegten Laufzeit von Jahren durch Multiplikation mit dem zugehörigen Aufzinsungsfaktor q n. Das Anfangskapital wird um Zinseszinsen vermehrt zum Endkapital. (3) Aufzinsungsfaktor q m Durch Multiplikation des Anfangskapital mit dem Aufzinsungsfaktor erhält man das um Zinsen bzw. Zinseszinsen vermehrte Endkapital. Der Aufzinsungsfaktor ist abhängig vom Zinsfuß und der Zeit der Verzinsung. (4) Barwert und Endwert Als Barwert wird das Anfangskapital (Anfangswert) bezeichnet, welches mit einem Zinssatz auf Zinseszins angelegt, nach einer bestimmten Verzinsungslaufzeit (z. B. der Lebensdauer) einen bestimmten Endwert als Endkapital (Zeitwert) ergibt. Instandhaltung bzw. Wartung von Fenstern Regelmäßige Durchführung von Maßnahmen oder Tätigkeiten, um die Funktionstüchtigkeit des Fensters und seiner Einzelteile sicherzustellen. (Vgl. ÖNORM B 5305:2006.) Instandsetzung bzw. Reparatur von Fenstern Maßnahmen, die notwendig sind, um die Funktionstüchtigkeit eines Fensters und/oder seiner Einzelteile wieder herzustellen, z. B. Austausch einzelner Teile. (Vgl. ÖNORM B 5305:2006.) Zinsfaktor der Kapitalisierung q Der Zinsfaktor der Kapitalisierung ergibt sich zu: (5) Zinssatz z Der Zinssatz angegeben wird. ist der in Prozent ausgedrückte Preis für bereitgestelltes Kapital, der in Prozent Der Zinssatz der Kapitalisierung aller relevanten Kosten wird in diesem Kostenmodell in der Höhe von 4 % ( ) in Rechnung gestellt. Seite 9

14 Einleitung Zeitbegriffe Betrachtungszeitraum m BZ Der Betrachtungszeitraum ist ein frei wählbarer Zeitraum in Jahren, in dem verschiedene Varianten miteinander verglichen werden. Der Betrachtungszeitraum wird in der Literatur auch als Bewertungszeitraum bezeichnet. Nutzungsdauer: Betriebsübliche Verwendungsdauer eines Anlagegutes. Die Nutzungsdauer ist für die Höhe der Abschreibungen maßgebend, im Unterschied zur meist längeren Lebensdauer (vgl. auch Restnutzungsdauer). Grundsätzlich sind zu unterscheiden: betriebsgewöhnliche Nutzungsdauer (erfahrungsgemäß mindestens erreichbare Dauer der Einsatzfähigkeit, wird von der Lieferfirma angegeben) wirtschaftliche Nutzungsdauer (Zeitraum der rentablen Nutzung) technische Nutzungsdauer (Zeitraum bis zum körperlichen Verschleiß) Betriebsgewöhnliche Nutzungsdauer: Zeitraum, in dem ein Wirtschaftsgut voraussichtlich seiner Zweckbestimmung nach benutzt werden kann; bei gebraucht angeschafften Wirtschaftsgütern nach der Restnutzungsdauer. Die betriebsgewöhnliche Nutzungsdauer ist unter Berücksichtigung der besonderen Verhältnisse zu schätzen. Dabei ist die subjektive Ansicht der Bilanzierenden zu berücksichtigen, soweit sie nicht der allgemeinen Erfahrung widerspricht. In der Kostenrechnung bestimmt die betriebsgewöhnliche Nutzungsdauer direkt den Abschreibungszeitraum. Wirtschaftliche Nutzungsdauer: Nutzungsdauer, die zum gewinnmaximalen Einsatz einer Anlage im Unternehmen führt. Mit der Nutzungszeit steigende Instandhaltungskosten und technischer Fortschritt führen i. d. R. zu einer starken Divergenz zwischen technischer Nutzungsdauer und wirtschaftliche Nutzungsdauer. Die wirtschaftliche Nutzungsdauer bestimmt sich bei Verwendung der Kapitalwertmethode als die Nutzungsdauer mit dem höchsten Kapitalwert der Investition. Technische Nutzungsdauer: Zeitraum, in dem ein abnutzbarer Vermögensgegenstand (insbes. Maschinen, maschinelle Einrichtungen und Gebäude) technisch in der Lage ist, seinen Verwendungszweck zu erfüllen. Durch die Möglichkeit, das technische Nutzungspotential einer Anlage durch Instandhaltung (fast) unbegrenzt ständig wieder aufzufüllen, übersteigt die technische Nutzungsdauer die wirtschaftliche Nutzungsdauer i. d. R. erheblich. Restnutzungsdauer n Als Restnutzungsdauer ist stets die Anzahl der Jahre vom Zeitpunkt der Ablösung bis zur nächsten fälligen theoretischen Erneuerung der baulichen Anlage, des Bauwerksteils oder des Bauteils anzusetzen. Nach Ablauf der theoretischen Nutzungsdauer beträgt die Restnutzungsdauer Null. Seite 10

15 Einleitung Theoretische Nutzungsdauer m (Lebensdauer) Die theoretische Nutzungsdauer der Bauteile beginnt mit dem Jahr der verkehrsbereiten Fertigstellung der baulichen Anlage. Falls bereits früher einzelne Bauwerksteile erneuert wurden, gilt für diese das Jahr der letzten Erneuerung Kostenbegriffe Errichtungskosten K er Die Errichtungskosten setzen sich aus den reinen Baukosten und den Verwaltungskosten zusammen. jährliche Unterhaltungskosten K ju Die Bezugsgröße, die der Ermittlung der kapitalisierten Unterhaltungskosten zugrunde zu legen ist, setzt sich aus den reinen Baukosten und den Verwaltungskosten in der Höhe von 10 % der reinen Baukosten zusammen. Die jährlichen Unterhaltungskosten von ermittelt und kapitalisiert. werden mit pauschalen Prozentsätzen Für die Ermittlung der Unterhaltungskosten ist der Preisstand zum Zeitpunkt der Ablösung maßgebend. (6) Lebenszykluskosten LZK Die Lebenszykluskosten eines Bauwerks sind die gesamten, verzinsten Kosten eines Bauwerks über die gesamte Lebensdauer dieses Bauwerks. Sie sind durch die Voranstellung der Buchstaben vor die entsprechenden Kosten gekennzeichnet. Sie können als Barwert der Lebenszykluskosten oder als Endwert der Lebenszykluskosten ausgewiesen werden. Prozentsatz der jährlichen Unterhaltungskosten p Dies ist jener Prozentsatz der Errichtungskosten, der zur Bestimmung der jährlichen Unterhaltungskosten der Bauwerksteile dient. Reine Baukosten K B Errichtungskosten/Herstellungskosten Die reinen Baukosten sind die Herstellungskosten aller Fensterteile. 1.4 Abgrenzung im Kontext der Gebäudehülle und Öffnungsverschluss Fenster sind Elemente der Gebäudehülle, deren primäre Aufgaben in der natürlichen Belichtung und der Belüftung von Räumen liegen. Aus bauphysikalischer Sicht stellen Fenster Schwachstellen in der Gebäudehülle dar. Daraus ergibt sich die Erfordernis, dass Fensterkonstruktionen sorgfältig hergestellt werden und auch der Anschluss an die raumumschließenden Elemente nach den Regeln der Technik erfolgen. Folgenden Anforderungen muss ein Fenster genügen: Lage in der Gebäudehülle Dimensionierung der Fensterkonstruktion Beständigkeit gegen Witterungsbeanspruchung von außen Seite 11

16 Einleitung Beständigkeit gegen Wasserdampfbeanspruchung von innen Mechanische Festigkeit der Fensterkonstruktion z. B.: Windlasten, Schneelasten Wärmeschutz Schallschutz Brandschutz Blendschutz Heutzutage geht der Trend bei modernen Fensterkonstruktionen in Richtung großzügige Dimensionierungen der Fensterflächen (große Beanspruchung der Rahmenkonstruktion durch Flügelgewicht), Wärme und Schallschutz 3 fach Verglasung. Fensterkonstruktionen stellen demnach ein wichtiges Element im bauphysikalisch optimierten Neubau (Passiv und Niedrigstenergiebauweisen) sowie bei der Revitalisierung von Altbausubstanz dar. Fensterkonstruktionen erfüllen neben den zuvor angeführten technischen und bauphysikalischen Eigenschaften auch die Funktion eines Gestaltungselementes. Die Wahl und Anordnung der Fensterkonstruktionen trägt entscheidend zum Gesamtbild des Gebäudes bei. Gerade aus dem Spannungsfeld Architektur Nutzungstauglichkeit normative Anforderungen ergeben sich vielfach scheinbare Widersprüchlichkeiten, welche besonders in den letzten Jahren zu erhöhten Anforderungen an die Fensterhersteller führte. Jedoch kann dieses Mehr an Leistungsanforderungen wie beobachtet durchaus in einer entsprechenden Qualitätsoffensive fruchten. 1.5 Spannungsfeld Instandhaltung, Nutzung und Witterungseinflüsse Die Nutzungsdauer bzw. Lebensdauer von Fensterkonstruktionen hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Neben der Lage des Fensters in der Gebäudehülle üben auch das Nutzerverhalten sowie die Durchführung von Kontrollmaßnahmen und Instandhaltungen 3 (Wartungen) einen wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer der Fensterkonstruktion aus. Die ÖNORM B 5300:2007 Fenster Anforderungen regelt die Beanspruchungsklassen im Zusammenhang mit der Geländekategorie, der maximalen Windeinwirkung und besonderen Anforderungen. Daraus ergeben sich Beanspruchungsklassen in den Bereichen Widerstandsfähigkeit bei Windlast gem. ÖNORM EN 12210:2002, Luftdurchlässigkeit gem. ÖNORM EN 12207:2000, Schlagregendichtheit gem. ÖNORM EN 12208:2000, Wärmeschutz und Schallschutz. 4 Die in der ÖNORM B 5300:2007 definierten Eigenschaften in Abhängigkeit der Beanspruchungsklasse verschlechtern sich im Laufe der Zeit. In diesem Zusammenhang werden nachfolgend drei Zustände beschrieben, die eine unterschiedliche Nutzungsdauer/Lebensdauer der Fensterkonstruktion nach sich zieht. An dieser Stelle wird angemerkt, dass die folgende Auflistung nicht vollständig ist. Lage Fensterkonstruktion Kontrolle und Instandhaltung Nutzerverhalten teilweise nicht geschützte Lage geschützte Lage geschützte Lage ja nein teilweise sehr gut normal schlecht x x x maximale Nutzungsdauer x x x normale Nutzungsdauer x x x minimale Nutzungsdauer Tab. 1: Nutzungsdauer in Abhängigkeit von Instandhaltung, Nutzerverhalten und Witterungseinflüsse 3 Vgl. ÖNORM B 5305: Vgl. ÖNORM B 5300:2007 Tabelle 5 Allgemeine Anforderungen an Fenster und Fenstertüren. Seite 12

17 Einleitung Tab. 1 verdeutlicht, dass eine maximale Nutzungsdauer der Fensterkonstruktion nur möglich ist, wenn diese in geschützter Lage, d. h. Minimierung der äußeren Witterungseinflüsse, situiert ist, kontinuierlich Instandhaltungen durchgeführt werden und auch der Nutzer mit entsprechender Sorgfalt das Fenster bedient. Befindet sich hingegen die betrachtete Fensterkonstruktion in nicht geschützter Lage bei unsachgemäßen Nutzerverhalten und ohne Instandhaltungen, so kann davon ausgegangen werden, dass sich die Nutzungsdauer rapide verkürzt (vgl. Kap. 1). Das zuvor angeführte Beispiel veranschaulicht sehr deutlich die unterschiedlichen Einflussfaktoren und deren Auswirkungen auf die Nutzungsdauer der Fensterkonstruktion. Dabei stellt das Nutzerverhalten den einzigen Faktor dar, der variabel, d. h. in diesem konkreten Zusammenhang, von außen (z. B. durch den Vermieter) nicht beeinflussbar ist. Je nach gewähltem Rahmenwerkstoff, ergibt sich eine unterschiedliche Resistenz gegen äußere Witterungseinflüsse dabei gilt, dass Holzwerkstoffe sicher witterungsempfindlicher als z. B. Aluminium sind. Zusätzlich zieht ein steifer Rahmenwerkstoff geringere Abnutzungen aus dem Nutzerverhalten nach sich, wodurch sich die Instandhaltungsmaßnahmen wiederum reduzieren bzw. vernachlässigt werden können. Eine weitere Schwachstelle im Zusammenhang mit Fensterkonstruktionen stellt die Bauanschlussfuge dar. Eine nach dem Stand der Technik durchgeführte Bauanschlussfuge wirkt sich positiv auf die Qualität und die Kosten aus. Für die im Rahmen dieses Positionspapiers durchgeführten Untersuchungen und Berechnungen wird vorausgesetzt, dass die Bestimmungen, die unabhängig vom Rahmenwerkstoff definiert sind, gem. ÖNORM B 5320:2006 einzuhalten sind. Von einer weiterführenden Betrachtung wird daher Abstand genommen. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass bereits durch die Auswahl des Rahmenwerkstoffes zwei wesentliche Einflussfaktoren auf die Nutzungsdauer, die mechanische Festigkeit und Witterungsbeständigkeit, beherrschbar werden. Regelungen gemäß ÖNORM B 5305:2006, Fenster Kontrolle und Instandhaltung, Ausgabe 1. November 2006 inklusive Formblatt zur Beurteilung von Fenstern. Geltungsbereich: Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen Veranlassung von Instandsetzungsmaßnahmen Nicht Bestandteile der Norm (jedoch relevant im Rahmen des Forschungsprojektes): Reinigung Pflegemaßnahmen Instandsetzung Abschlüsse (Sonnenschutz, Insektenschutz etc.) Anmerkung: Instandhaltung ist hier als Synonym für Wartung zu verstehen, beziehungsweise Instandsetzung für Reparatur Die Norm besteht aus einem allgemeinen, werkstoffneutralen, sowie einem materialspezifischen Teil und verweist auf Kontrollmaßnahmen, die daraus resultierenden Instandhaltungsmaßnahmen sowie auf die entsprechende Hinweispflicht, wenn erforderliche Leistungen über das Maß von Instandhaltung hinausgehen. Seite 13

18 Einleitung Welche Reinigungs und Pflegemaßnahmen erforderlich sind, ist vom Fensterhersteller in der Produktdokumentation dem Auftraggeber/ Nutzer in schriftlicher Form bekannt zu geben 5, genauso wie Wartungsmaßnahmen (Intervalle, Maßnahmenkatalog) oder Bedienungsanleitungen. Daraus ergeben sich in Folge Fragestellungen hinsichtlich Haftung, wenn zum Beispiel ein Fenster nicht sachgemäß gewartet oder repariert wurde. Dies gilt ebenso für Fehlbedienung wie auch für falsches Lüftungsverhalten. Daher ist es wesentlich, den Nutzern die Informationen zukommen zu lassen, wann welche Leistungen durch qualifiziertes Personal durchzuführen sind. 6 Gerade hinsichtlich Nutzerverhalten ist ein verbessertes Informationsniveau sicherzustellen, da die daraus resultierenden Konsequenzen noch zu wenig kommuniziert werden: gerade am Beispiel thermischer Sanierungen sowohl mit Fenstertausch als auch Aufbringen eines Wärmedämm Verbundsystems zeigt sich nur allzu oft, dass die dadurch entstandene dichte Gebäudehülle bei nicht angepasstem Lüftungsverhalten zu Kondensatbildung an Fenstern führt. Aus scheinbar offensichtlichen Gründen wird die Schuld rasch den Fenstern zugeschoben, jedoch außer Acht gelassen, dass es sich vielmehr um ein Feuchteproblem handelt. Nur bei entsprechender Information kann der Großteil dieser Bemängelungen beseitigt werden. Wie wichtig ein optimal gewartetes Fenster für die Luftdichtheit der Gebäudehülle ist bzw. wie sich die Luftdichtheit auf die Heizkosten auswirken, kann mit relativ einfachen Berechnungsmethoden, beispielsweise durch Einsatz der Rechenansätze zur Berechnung des Energieausweises, gemacht werden. Wenn sich der Luftwechsel einer Wohnung um 20 % erhöht (was bei schlecht schließenden Fenstern versuchstechnisch nachgewiesen ist), wird es deutlich auch finanziell spürbare Auswirkungen auf die Heizkosten geben. Berechnungen hinsichtlich der Auswirkung einer schlecht schließenden Balkontüre und deren finanzielle Auswirkungen wurden in der Vergangenheit bereits mehrfach gemacht. Bei einer durchschnittlichen Wohnungsgröße von ca. 100 m² können jährlich oft bis zu mehrere hundert Euro zusätzliche Kosten anfallen. Dies steht jedenfalls in keinem Verhältnis zu den Kosten für eine Wartung der Fenster. 1.6 Literaturstudie Die im Rahmen des Positionspapiers durchgeführte Literaturrecherche hat folgende relevante Studien, Forschungsberichte und Stellungnahmen zum Ergebnis, die nachfolgend kurz erläutert werden. 5 Z. B. Reinigung und Pflege von Fenster, Türen und Fassadenkonstruktionen aus Aluminium (Merkblatt des AMFT AFI Technischen Ausschuss in Kooperation mit dem ÖVA Österreichischer Verband für Aluminiumveredelung), November Z. B. Fenster, Fassaden und Außentüren Kontrolle u. Instandhaltung (AMFT Merkblatt K u. I 02: Informationen für den Kunden), Juli Seite 14

19 Einleitung Titel Verfasser Jahr Ganzheitliche Bilanzierung von Fenstern und Fassaden VFF 1998 Ökologische Betrachtung von Fenstern aus verschiedenen Werkstoffen Forschungsinstitut für Chemie und Umwelt, TU Wien 1997 Werkstoffvergleich "Fenster" AFI Thesen für den Fenster und Fassenbau Schlussfolgerungen aus der SZFF EMPA Studie SZFF, P. Schneider 1996 Ökologische Bewertung von Fensterkonstruktionen verschiedener Rahmenmaterialien (ohne Verglasung) SZFF 1996 Das Beispiel Fenster Ökobilanzen von Bauprodukten K. Richter 1995 Wirtschaftlichkeit von Fenstern E. Topritzhofer, T. Leopoldseder 1994 Ökologische Betrachtung der Fensterwerkstoffe Öster. Forschungsinstitut für Chemie und Technik 1994 Tab. 2: Übersicht bestehender Studien, Forschungsberichte und Stellungnahmen VFF, Ganzheitliche Bilanzierung von Fenstern und Fassaden, 1998: Im Rahmen des Forschungsprojekts Ganzheitliche Bilanzierung von Baustoffen und Gebäuden bildet die Ganzheitliche Bilanzierung von Fenstern und Fassaden einen von fünf Teilbereichen ab. Die zur Betrachtung herangezogenen Fensterkonstruktionen sind aus den Rahmenwerkstoffen Holz, Holz/Alu, Alu und PVC, die zum Zeitpunkt der Erstellung der Studie im Jahr 1996 rund 97 % des Marktanteiles abdeckten. Zusammenfassend ergeben sich für die betrachteten Fensterkonstruktionen folgende Aussagen: Fensterkonstruktionen aus dem Rahmenwerkstoff Holz weisen eine sehr gute CO 2 Bilanz auf (nachwachsender Rohstoff). Die für die Herstellung und Wartung zum Einsatz kommenden Lacke enthalten großteils Stoffe, die sich wiederum nachteilig auf die Entsorgung auswirken können. Bei Fensterkonstruktionen aus dem Rahmenwerkstoff Aluminium ist positiv angeführt, dass es sich um ein sehr gut recyclierbares Material handelt, das auch keine Wartung der Oberfläche hervorruft, da die Lebensdauer der Beschichtung (nahezu ohne Einsatz von Lösungsmittel) über der der Fensterkonstruktion liegt. Als negativ wird der hohe Primärenergiebedarf zur Herstellung des Primäraluminiums angeführt. Der Einsatz von erneuerbarer Energie (z. B. aus Wasserkraft) in Kombination mit einer Erhöhung des Einsatzes von Recyclingmaterial würde sich positiv auf die ganzheitliche Bilanzierung auswirken. Fensterkonstruktionen aus den Rahmenwerkstoffen Holz/Alu erfordern im Vergleich zu den anderen betrachteten Rahmenwerkstoffen eine aufwendigere Konstruktion. Aus dem Grund, dass der Bewitterungsschutz vom Aluminium übernommen wird, könnten beim Holz/Alu Fenster Holzschutzlasuren zum Einsatz kommen, die keine Sonderstoffe enthalten ( kein Problem bei der Entsorgung). Eine Trennung der beiden Materialien Holz und Aluminium für die Entsorgung ist auch unproblematisch. Fensterkonstruktionen aus dem Rahmenwerkstoff PVC weisen einen höheren Primärenergiebedarf als jene aus dem Rahmenwerkstoff Holz auf. Probleme könnten beim Recycling von PVC entstehen, da in den letzten Jahrzehnten aufgrund des gestiegenen Umweltbewusstseins die Stabilisatorsysteme ständig weiterentwickelt wurden und aus diesem Grund eine Vielzahl an unterschiedlichen Systemen zu recyclieren ist. Ein Recycling im großen Umfang würde sich positiv auf die Gesamtbilanz auswirken. Seite 15

20 Einleitung Forschungsinstitut für Chemie und Umwelt, TU Wien, Ökologische Betrachtung von Fenstern aus verschiedenen Werkstoffen, 1997: In der Studie sollen alle umweltrelevanten Aufwendungen und Belastungen dargestellt werden, die während des gesamten Lebenszyklus bei Fenstern verschiedener Rahmenwerkstoffe (Aluminium, Holz und PVC) entstehen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen in weiterer Folge in Entscheidungen über die Anschaffungen im öffentlichen Bereich in Niederösterreich einfließen. Zusammenfassend werden folgende Verbesserungspotentiale für die untersuchten Rahmenwerkstoffe aufgezeigt: Aluminiumfenster: Der Großteil der in der Studie betrachteten Emissionen ist der Herstellung des Hüttenaluminiums (Elektrolyse) zuzuschreiben. Aus diesem Grund ist eine Erhöhung der Recyclingquote von 40 % (1997) auf über 85 % anzustreben, um die Emissionssituation deutlich zu verbessern. PVC Fenster: Eine Erhöhung des PVC Altmaterials würde zu einer Verbesserung der Emissionssituation führen, da der Großteil der Emissionen durch der Fensterproduktion vorgelagerte Prozesse (z. B. Herstellung des PVC Granulates) resultiert. Holz Fenster: Die betrachteten Emissionen bei Holz Fenstern sind nahezu als unauffällig einzustufen. Der hohe Rohstoffbedarf stellt kein Problem dar, da es sich um einen nachwachsenden Rohstoff handelt. Durch eine Reduktion des Lösemittelanteils in den Oberflächenbeschichtungen könnten diese weiter reduziert werden. AFI, Werkstoffvergleich "Fenster", 1996: Die im Jahr 1996 veröffentlichte Studie befasst sich mit den Themen Kosten und Umwelt von Fensterkonstruktionen der Rahmenwerkstoffe Holz, PVC und Aluminium. Aus dem Grund, dass eine rein objektive Betrachtung für die einzelnen Rahmenwerkstoffe schwer realisierbar ist, erfolgt die Darstellung der ausgewählten Fensterkonstruktionen in einem ganzheitlichen Bild. Aus technischer Sicht müssen Fensterkonstruktionen über die gesamte Nutzungsdauer z. B. den Anforderungen an die Tragfähigkeit, optimalen Einfluss gegen Witterung, Beständigkeit, Schall und Wärmeschutz und Sonderanforderungen entsprechen. In punkto Energie und Umwelt wird der Ansatz vertreten, dass der Energieeinsatz bei der Produktion in Relation zur Nutzungsdauer gesetzt werden muss. Dafür werden vergleichbare Werte für den jährlichen Energieeinsatz aufgelistet. In die Beurteilung der Kosten muss das Verhältnis der Investitionskosten zu den Wartungskosten bezogen auf die Nutzungsdauer betrachtet werden. Das Ergebnis dieser Untersuchung veranschaulicht bei einer Nutzungsdauer von 40 Jahren, dass Holz Fenster aufgrund der großen Wartungsintensität die höchsten Kosten verursachen und Aluminiumfenster etwas teurer als PVC Fenster sind. Die veröffentlichten Ergebnisse sollen als Anregung zu einer offenen Diskussion führen. Seite 16

21 Einleitung SZFF, 6 Thesen für den Fenster und Fassadenbau Schlussfolgerungen aus der SZFF EMPA Studie, 1996: Im Rahmen der Studie wurden die ökologischen Auswirkungen für sieben in der Schweiz hergestellte Fensterkonstruktionen (Alu, Stahl, Edelstahl, Buntmetall, Holz/Alu, Holz, PVC) über den gesamten Lebenszyklus untersucht. Im Folgenden werden die generellen Aussagen der Studie angeführt, ohne dabei auf die einzelnen Materialvarianten einzugehen: Umweltprobleme, die auf direkte Energieverluste während der Nutzungszeit ( Optimierung des k Wertes) zurückzuführen sind, übersteigen jene aus material und bauteilspezifischen Belastungen. Leichte Konstruktionen verursachen weniger Transport und Umweltlasten als schwere ( Minimierung der Laufmetergewichte). Untersuchte Szenarien im Zusammenhang mit den maximal möglichen Rückführungs und Wiederverwertungsanteilen haben die geringsten Umwelteinwirkungen zum Ergebnis. Daraus ergibt sich, dass geschlossene Recyclingkreisläufe bei allen Rahmenwerkstoffen umzusetzen sind. Dann würden Fenster aus Metallen und PVC ein vergleichbares Ökoprofil wie jene aus Holz erreichen. Keiner der untersuchten Rahmenwerkstoffe weist in allen Bereichen nur deutliche Vorteile oder deutliche Nachteile auf. K. Richter, Ökobilanzen von Bauprodukten Das Beispiel Fenster, 1995: Im Rahmen einer Studie wurde die Ökobilanz, sprich alle direkten und indirekten Aufwendungen (Energie und Rohstoffverbrauch) und Auswirkungen (Schadstoffemissionen in Luft, Wasser und Boden) für alle Teilprozesse eines Produktlebenszyklus (Rohstoffgewinnung, Materialherstellung, Produktfertigung, Gebrauch und Entsorgung) erfasst. Die betrachteten Materialien sind Holz, PVC und Aluminium. Nachfolgend sind Ergebnisse aus dem im Rahmen der Studie durchgeführten Vergleich angeführt. Die Basisdaten, die in die ökologische Bewertung einfließen, sind teilweise mit großen Unsicherheiten behaftet. Hier sieht der Verfasser der Studie für zukünftige Untersuchungen einen hohen Bedarf für eine bessere Erfassung der Basisdaten. Unter damaligen (1995) Produktionsverhältnissen weisen Holz Fenster das günstigste Ökoprofil auf. Unterhaltsarbeiten (Instandhaltungsarbeiten) bei Holz Fenstern führen zum Zeitpunkt der Erstellung der Studie aus ökologischer Sicht zu keiner Verschlechterung der Rangfolge der untersuchten Rahmenwerkstoffe. Die Rahmenwerkstoffe PVC und Holz/Alu können ihr Ökoprofil durch Umsetzung der Wiederverwertungsmöglichkeiten in der Praxis entscheidend verbessern. Fensterkonstruktionen aus Rahmenwerkstoffen mit hohem Herstellungsaufwand können ganzheitlich betrachtet (gesamter Produktlebenszyklus) durch geringe Instandhaltungs und Instandsetzungskosten ökologische Pluspunkte sammeln. Generell sollte jedoch bei allen Bemühungen, die ökologischen Kenndaten einer Fensterkonstruktion zu verbessern, eine Optimierung aus ökologischer und wirtschaftlichtechnischer Sicht angestrebt werden. Seite 17

22 Einleitung E. Topritzhofer, T. Leopoldseder, Wirtschaftlichkeit von Fenstern, 1994: Die Studie Wirtschaftlichkeit von Fenstern aus dem Jahr 1994 stellt ein betriebswirtschaftliches Entscheidungsmodell für einen Vergleich der Profilwerkstoffe PVC, Holz und Holz/Alu dar. Im Entscheidungsmodell finden die Kostenarten Anschaffung, Nutzung inkl. Wartung und Entsorgung Eingang. Im Jahr 1995 werden von E. Keintzel die Ergebnisse der Studie um den Rahmenwerkstoff Aluminium ergänzt. Zusammenfassend ergibt die Wirtschaftlichkeitsanalyse (vgl. nachfolgende Tabelle), ergänzt um den Rahmenwerkstoff Aluminium folgende Verteilung (Kosten/Jahr bezogen auf den Barwert): PVC Aluminium Aluminium Holz/Alu Holz deckend Holz lasiert 30 Jahre Nutzungsd. 40 Jahre Nutzungsd. 30 Jahre Nutzungsd. 30 Jahre Nutzungsd. 13 bzw. 18 Jahre N. 10 bzw. 15 Jahre N. 100% 129% 139% 152% 161% 198% Tab. 3: Zusammenfassung der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, 1995 Österr. Forschungsinstitut für Chemie und Technik, Ökologische Betrachtung von Fensterwerkstoffe, 1996: Die im Jahr 1996 veröffentlichte ökologische Betrachtung der Fensterwerkstoffe Kunststoff, Aluminium und Holz hat unter Einbeziehung der Umweltkriterien: Einsatz von Roh und Hilfsstoffen, Energieverbrauch, Belastung von Luft, Wasser und Boden durch Schadstoffe, Entstehung von Abfällen, zum Ergebnis, dass bei einer Nutzungsdauer von 30 Jahren die Gesamtenergiebilanz der betrachteten Rahmenwerkstoffe Kunststoff leichte Vorteile gegenüber Holz aufweist und dass die Energiebilanz von Aluminium deutlich über der für Holz und Kunststoff liegt. Jedoch ist angemerkt, dass deutliche Umweltentlastungen und damit einhergehende Verbesserungen der ökologischen Qualität im Fall von Aluminium und Kunststoff durch Recycling und den Einsatz von Sekundärmaterial zu erzielen sind. Eine Stellungnahme der Autoren verweist auf den Umstand, dass die in die Betrachtung eingeflossenen Werte tlw. mit Unsicherheiten behaftet sind. Seite 18

23 Wissensbasis Fenster 2 Wissensbasis Fenster (allgemein) 2.1 Terminologie und Skizzen zum Fenster allgemein 7 Regelschnittbereiche einer Fensterkonstruktion Die Dichtungszonen des Fensters OHNE BLINDSTOCK MIT BLINDSTOCK OHNE BLINDSTOCK MIT BLINDSTOCK ÖFFENBARE FENSTER FIXVERGLASUNGEN A: RAHMEN UND MAUERWERK B: BLINDSTOCK UND RAHMEN C: FLÜGELPROFIL UND RAHMEN D: GLAS UND FLÜGEL Profilbezeichnungen nach ÖNORM B 5306:1990 (Zurückziehung: ). 7 Quelle: Pech, A., Pommer, G., Zeininger, J. (2005): Fenster, 1. Auflage, Baukonstruktionen Band 11 (Wien, Springer) Seite 19

24 Wissensbasis Fenster Teile von Stockrahmen und Flügelrahmen nach ÖNORM B :1990 (Zurückziehung: ). Maßbegriffe nach ÖNORM B 5306:1990 (Zurückziehung: ). Flügelöffnungsarten nach ÖNORM B 5306:1990 (Zurückziehung: ). Seite 20

25 Wissensbasis Fenster Kraftwirkungen auf Fensterkonstruktionen 2.2 Fenster als Teil der Gebäudehülle Aussparungen in Wänden, Decken und Dächern werden als Öffnungen bezeichnet. Öffnungen verbinden Räume, d. h. sie stellen Verbindungen in funktioneller und/oder visueller Hinsicht zwischen ansonsten abgeschlossenen Räumen her. Fenster bilden den Abschluss von Öffnungen. Das öffenbare Standardfenster besteht zumindest aus einem Stock und Flügelrahmen, wovon ersterer in die Öffnung der Wand angeschlagen wird. Mit Anschlag ist die Kontaktfläche zwischen Fenster und Bauwerk gemeint. Dieser Anschlag kann unterschiedlich erfolgen. Fenster sind Elemente der Außenhaut eines Gebäudes, deren primäre Aufgaben in der natürlichen Belichtung bzw. (bei öffenbaren Fenstern) in der Belüftung eines Raumes liegen. In bauphysikalischer Hinsicht stellen sie aufgrund ihrer besonderen Aufgabenstellung Schwachstellen in der Bauwerkshülle dar. Dies erfordert die sorgfältige Ausbildung der Fensterkonstruktion selbst, wie auch deren Anschluss an die raumumschließenden Elemente. Zusammengefasst sind folgende Anforderungen zu berücksichtigen: Definition der Lage und Proportion in der Wandkonstruktion Auslegung der Belichtung in Abhängigkeit von der Raumnutzung Beständigkeit gegen Witterungsbeanspruchung von außen Beständigkeit gegen Wasserdampfbeanspruchung von innen Mechanische Festigkeit der Fensterkonstruktion z. B.: Windlasten, Schneelasten Wärmeschutz Schallschutz Brandschutz Blendschutz Moderne Fensterkonstruktionen mit Mehrfachverglasungen sind dabei in der Lage, die teilweise entgegengesetzt gerichteten Forderungen aus großer Belichtungsfläche und hohem Schall und Wärmeschutz, weitgehend zu erfüllen. Sie stellen infolgedessen ein wesentliches Element im bauphysikalisch optimierten Neubau und bei der Revitalisierung der Altbausubstanz dar. Besonderes Augenmerk ist auf die Abgrenzung zwischen Fenstern und Fassaden zu legen. Aus normativer Sicht gibt es hier keine eindeutige Aussage. Jedoch ist im Rahmen der Produktnorm für Fenster eine Koppelung von mehreren Fenstern, wie etwa bei Fensterbändern oder Stiegen Seite 21